检测方案桩自平衡、低应变、超声波

广西XXXXXXXXX基桩质量检测方案编制人： 审核人： 批准人： 编制单位：广西XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX单位地址： 编制日期： 单位简介XXXXXXXX建筑工程质量检测中心是XXXXXX住房和城乡建设厅直属的事业单位，获得中国实验室国家认可委员会的《实验室认可证书》和《检查机构认可证书》，是我区目前唯一同时获得这两项认可的建筑工程质量检测机构。我中心是XX内规模最大、项目最全、技术人员最多、检测仪器设备最先进的综合性检测机构，能为建筑工程质量提供科学、公正、权威的检测数据和结论。中心秉承公正科学、诚信守法、质量为本、优质高效的质量方针，是客户确保工程质量，赶工期最理想的选择。目录工程概况 检测目的 检测依据 检测数量 自平衡法静载 5.1试验原理 5.2自平衡法技术优点 5.3自平衡法试验装置 5.4试验方法 5.5试验设备安装及试验工作 低应变法检测要点 低应变反射波法原理 桩头处理 测试参数设定 6.4传感器安装和激振操作 6.5检测数据的分析与判定 7声波透射法检测要点 检测方法 声波管的埋设及要求 现场测试 检测前的准备工作 现场检测步骤 数据分析与判断 本检测项目拟配备检测设备 检测工期 需要委托方配合事项 工程概况XXXXXXXXX位于XXXXXX,由XXXXXXXXXXXXXXXXXXXXXX投资建设。该工程为框架结构建筑，采用人工挖孔灌注桩基础，总桩数为129根。XXXXXXXXXXXXXX拟委托我中心对该工程基桩进行检测，现根据设计图纸和国家相关规范，特制定本方案。检测目的采用自平衡法的技术优势测试工程桩单桩极限承载力，判定竖向抗压承载力是否满足设计要求。采用低应变法检测桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。采用声波透射法检测灌注桩桩身缺陷及其位置，判定桩身完整性类别。检测依据(1)设计图纸；(2)《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106—2003)；(3)《桩承载力自平衡测试技术规程》(DB45/T564—2009)；(4)国家和行业颁布的有关检测规范和标准；(5)有关法规及标准。检测数量自平衡静载荷试验数量按照《建筑基桩检测技术规范》(JGJ106-2003)第3.3.5条规定：对单位工程内且在同一条件下的工程桩，当符合下列条件之一时(1、设计等级为甲级的桩基；2、地质条件复杂、桩施工质量可靠性低；3、本地区采用的新桩型或新工艺；4、挤土群桩施工产生挤土效应。)，应采用单桩竖向抗压承载力静载试验进行验收检测。抽检数量不应少于总桩数的1%,且不少于3根；当总桩数在50根以内时，不应少于2根。本工程总桩数为129根，抽检数量分别为3根。单桩承载力特征值及参数如下表，检测试桩位置由设计、业主、监理等参建各方在现场共同选定。序号桩类型桩径（mm）扩大头直径（mm）单桩设计承载力设计值（kN）抽检数量1ZH21200/96001根2ZH41600/155001根3ZH62000/230001根2）低应变法检测数量根据以下规则抽取一定数量工程桩进行低应变检测检测，《建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）第3.3.4条规定：混凝土桩的桩身完整性检测的抽检数量应符合下列规定：a、柱下三桩或三桩以下的承台抽检桩数不得少于1根。b、设计等级为甲级，或地质条件复杂。成桩质量可靠性较低的灌注桩，抽检数量不应少于总桩数的30%，且不得少于20根。按规范和设计图纸要求，采用低应变法检测，抽检数量为：a、 承台下桩数W3根时，抽捡数为1根；b、 承台下桩数大于等于4根小于7根时，抽捡数为2根；c、 承台下桩数大于等于7根小于11根时，抽捡数为3根；d、 承台下桩数大于等于11根小于14根时，抽捡数为4根；e、 承台下桩数大于等于14根小于17根时，抽捡数为5根。本工程总桩数为129根，桩数W3根的承台有77个，桩数大于等于4根小于7根的承台有2个，桩数大于等于7根小于11根的承台有0个，桩数大于等于11根小于14根的承台有0个，桩数大于等于14根小于17根的承台有2个，低应变抽检数量为91根工程桩，检测试桩位置由设计、业主、监理等参建各方在现场共同选定。3）声波透射法检测数量建筑基桩检测技术规范》（JGJ106-2003）第3.3.4条及来宾市住房和城乡建设委员会文件《来建发【2012】217号》文规定：对于端承型大直径灌注桩，除采用低应变法检测桩身完整性以外，还应依据规范选用钻芯法或声波透射法对部分受检桩进行桩身完整性检测，抽检数量不应少于总桩数的10%。本工程总桩数为129根，抽检数量为13根。抽检桩号由设计、业主、监理等参建各方在现场共同选定。自平衡法静载试验原理其检测原理是将一种特制的荷载箱，在混凝土浇注之前和钢筋笼一起埋入桩内相应的位置（具体位置根据试验的不同目的而定），将加载箱的加压管以及所需的其他测试装置（位移、应变等）从桩体引到地面，然后灌注成桩（见上图）。由加压泵在地面向荷载箱加压加载，荷载箱产生上下两个方向的力，并传递到桩身。由于桩体自成反力，可得到相当于两个静载试验的数据：荷载箱以上部分，可获得反向加载时上部分桩体的相应反应参数；荷载箱以下部分，可获得正向加载时下部分桩体的相应反应参数。通过对加载力与这些参数（位移、应变等）之间关系的计算和分析，我们不仅可以获得桩基承载力，而且可以获得每层土层的侧阻系数、桩的侧阻、桩端承力等一系列数据。这种方法可以用于为设计提供数据依据，也可用于工程桩承载力的检验。自平衡法由1960年代的以色列AfarVasela公司开创并于1979年申请了专利称为通莫静载法（T-pile®）°1980年代中期，通莫静载法（T-pile®）传入了美国，并在国际基础工程行业进行了广泛的使用。1990年代后期，通过美国和中国的学术交流，这种方法也被引入了中国，其原理被国内业GXCTC广西建筑工程质量检测中心GuangxiConstructionTestingCentre界称为自平衡法。1999年6月制订了江苏省地方标准，2002年建设部和科技部重点推广技术。目前该法在江苏、广西、浙江、安徽、贵州、云南、四川、北京、上海、重庆、江西、湖北、福建、广东、吉林、青海、新疆、河南、河北、山西等省应用于房屋建筑和桥梁桩基检测中。国内试验单桩最大承载力高达20000吨，最大桩径3.8m，最大桩长125m。我中心于2006年开始对该法的关键设备荷载箱和位移量测、数据采集处理系统进行了研究开发，经多次专家鉴定后，2008年制订了广西壮族自治区地方标准，于2009年1月19日广西技术监督局准予发布，2009年2月23日正式实施。5.2自平衡法技术优点传统的桩基荷载试验方法有两种，一是堆载法，二是锚桩法。两种方法都是采用油压千斤顶在试验桩桩顶施加荷载，而千斤顶的反力，前者通过反力架上的堆重与之平衡，后者通过反力架将反力传给锚桩，与锚桩的抗拔力平衡。其存在的主要问题是：前者必须解决几百吨甚至上千吨的荷载来源、堆入及运输问题，后者必须设置多根锚桩及反力大梁，不仅所需费用昂贵，时间较长，而且易受吨位和场地条件的限制，以致许多大吨位桩和特殊场地的桩（如山地、桥桩）的承载力往往得不有效检验，自平衡测桩法刚好可以弥补这些不足，与传统测桩法相比自平衡法具有以下优点（1） 工期短对摩擦桩荷载箱埋设后待混凝土达到一定（70%左右）强度且满足规范规定的休止期后即可进行试验，对于嵌岩端承桩，可用在混凝土中加早强剂的方法使测试时间提前达到设计强度，并且多根桩同时测试，测试时间大大缩短。（2） 材料省试桩完全按工程桩制作，桩顶无需特殊处理，也不需露出地面，对于有地下室的桩基础，与其它试桩法相比，桩长减小很多，因而节省材料，降低试桩本身的造价。

3）场地小3）场地小由于无需笨重的反力架和大量的“堆载”加载只需几台高压油泵，占用场地极小，且不受场地条件和天气条件的限制。测试时只要能保护在试桩周围10米内无较大的震动，施工可照常进行。且不需要对场地内的运输道路进行特别的铺设，节省了场地平整和道路铺设的大量费用。5.3自平衡法试验装置自平衡法试验装置主要包括：加载系统、预埋设荷载箱、数据采集系统、力学传感装置。试验装置安装总体概况如如图1所示，位移测试装置如图2所示。压力传感器I上位移护管上位移丝（棒）荷载箱基准桩基准桩高压油管X下位移护管" 下位移丝（棒）高压油泵站静载试验仪压力传感器I上位移护管上位移丝（棒）荷载箱基准桩基准桩高压油管X下位移护管" 下位移丝（棒）高压油泵站静载试验仪钢管脚手架或其他固定的支架立面图图1试验装置总体概况 图2位移测试装置（1）加载系统包括加载泵站、荷载箱以及加压管。本次试验采用的荷载箱为特制的

具有专利技术的专业荷载箱。其特点为：a）设计时，荷载箱的形状、布局

形式等参数，根据试验桩的实际情况定制根据项目资料，抗压试验的荷载

箱端面将设计锥形体，对灌注时产生的浮浆起导流作用，避免浮浆存积在

荷载箱端面，从而保证了试验位移数据的准确性，同时也保证了试验补浆

后的桩体强度和承载能力。b）荷载箱直径和加载面积的设计，充分兼顾加

载液压的中低压力和桩体试验后的高承载能力。c）荷载箱通过内置的特殊

增压技术设计，以很低的油压压强，产生很大的加载力。2）预埋设荷载箱为保证桩基质量和试桩的成功，埋设荷载箱时，将有以下安全措施：A）为避免桩体因加载产生应力集中而破坏，荷载箱附近钢筋笼箍筋适当加密。b）荷载箱与上下钢筋笼连接强度适当，以方便试验时打开荷载箱。c） 根据甲方提供的地勘资料计算和该工程桩特点，本工程18根试验桩荷载箱安装在桩底。荷载箱底接触面应水平、找平，桩底应清底干净。（3）数据采集系统项目的数据采集，采用电脑读数或人工记录的方式。记录内容包括：油压，荷载箱上部位移，荷载箱下部位移等。（4）数据传感装置位移传感器：传统的位移棒作为位移测量的装置，安装要求高，安装效率低，特别是不适应长桩的检测。此次项目采用位移丝外套护管的方式以简化安装过程并提高检测精度。检测点截面引出若干组位移丝（通常3组），到桩顶后，用一特定装置将这些位移丝进行固定，并读取这些位移的平均值。位移值由位移传感器（或百分表）进行测量，其读数精确到0.01mm。位移丝将穿在钢管中引至地面。先进的位移传感器固定结构的设计和安装，在原理上保证了位移测量值只受桩体位移和基准梁运动的影响。5.4试验方法（1）加载方法如原理所述：以流体为加载介质，向埋设于桩基内一定深度位置（端承桩放桩底）的荷载箱中加压，从而对荷载箱上下两部分桩体同时施加载荷。当采用多个荷载箱加载时，液压站以并联油路对多个荷载箱同时加压为保证试验数据和试验结论的可比性，加载具体方法（包括加载级别加载时间、稳定状态判断条件、停止加载条件以及卸载步骤等）应符合相关试验规范的规定。试验时，对各种试验参数同步进行如实记录。试验出现意外情况时，应及时与设计单位和委托单位进行沟通，以保证试验相关各方对意外情况的同等的知情权，并就试验的以后进程达成共识。（2）试验加/卸载方法根据《桩承载力自平衡测试技术规程》（DB45/T564—2009）要求，采用慢速载荷维持法进行加载，最大加载荷载为单桩承载力特征值的2倍。每级荷载施加后按第5min、15min、30min、45min、60min测读位移值，以后每隔30min测读一次。位移相对稳定标准：每1h内的位移量不超过0.1mm,并连续出现两次（从分级荷载施加后第30min开始，按1.5h连续三次每30min的位移量计算）。当位移速率达到相对稳定标准时，再施加下一级荷载。卸载时，每级荷载维持1h，按第15min、30min、60min测读位移量后，即可卸下一级荷载。卸载至零后，应测读残余位移量，维持时间为3h，测读时间为第15min、30min，以后每隔30min测读一次。5.5试验设备安装及试验工作（1） 前期准备建议提前一周进行相关的准备工作。包括a、 相关地质资料、桩大样资料准备；b、 确定试验目的和方案；c、 荷载箱定制设计加工；d、 施工相关物料、设备的准备等；（2） 现场安装工作a、预浇筑荷载箱导流结构混凝土即将荷载箱翻过来，在底面灌倒混凝土，并用钢筋条将混凝土充实，使用的混凝土标号等同或高于与桩身混凝土标号，该工作由甲方要求施工单位配合实施。b、荷载箱与钢筋笼的焊接荷载箱底的混凝土硬化后，将进行荷载箱的焊接，将荷载箱焊在钢筋笼底部，具体焊接工作由甲方提供钢筋笼焊工负责焊接，我中心技术人员现场指导。C、安装位移管及油管：荷载箱焊好在钢筋笼底后，进行位移管、油管、注浆管的安装，预装桩底压浆管以便在试验完成后，利用压浆管进行荷载箱周围的补浆。该项工作由我方人员实施。d、下钢筋笼：荷载箱底接触面应水平、找平，桩底应清底干净后及时下钢筋笼，下完钢筋笼后，由我方人员对各管线进行封头保护防止水泥浆漏入。以上安装过程，由检测单位进行指导和技术把关，由施工单位负责实施，施工单位应按我中心人员要求严格实施。e、灌注混凝土注意事项为避免损坏荷载箱和提供准确的实验数据，刚开始灌注混凝土时应放慢灌注速度，当混凝土没过荷载箱顶面约有1米即可按正常速度灌注混凝土。灌注混凝土应提前采取措施防止钢筋笼上浮，钢筋笼上浮量应控制在5cm以内。3）试验工作桩身混凝土强度达到试验要求后即可进行试验，甲方负责提供试验

所需的水电，桩头的处理，试验场地的平整和积水处理，确保试验顺利进行。4）检测期间注意事项a） 为顺利实施试验项目，现场需做到三通一平b） 现场应保证不间断供电（380V、220V两种电源）c） 试桩周围10米内不得有较大的振动d） 为尽量减少试桩时外部因素的影响，确保测试仪表时不受外界环境的影响载试验。5）试验结束后对试验桩进行高压灌浆：试验结束后利用原先安装的压浆管进行荷载箱周围的压力补浆根据以上工作,有关单位的分工表如下:序号内容实施方式荷载箱及传感器现场安装1荷载箱底部预浇注混凝土委托单位提供混凝土并实施浇注2将荷载箱吊起焊接于钢筋笼上检测单位提供现场指导，委托单位实施3布置位移丝、位移丝护管和加压油管由检测单位实施4安装荷载箱截面处的注浆管由检测单位实施5荷载箱上下位置钢筋笼横箍加密、部分管线的保护焊接检测单位提供现场指导，委托单位实施6标记各个管线检测单位实施7桩孔清孔后吊放钢筋笼、浇灌桩身混凝土委托单位实施现场试验8试验场地的平整、桩头和积水清理委托单位实施9基准梁搭设检测单位提供现场指导，委托单位实施10现场检测仪器搭设检测单位实施11现场检测检测单位实施，委托单位保证供电和作业环境12检测装置拆卸检测单位实施第13页共22页13试验完后咼压灌浆灌浆工作由检测单位实施，现场灌浆设备的搬运和水电供应由委托单位提供。备注：基础开挖和破桩时要保护好试验安装的管线，如发生损坏可能会造成试验无法进行的后果。低应变法检测要点低应变反射波法原理在桩身顶部进行竖向激振，•弹性波沿着桩身向下传播，当桩身存在明显波阻抗差异的界面（如桩底、断桩和严重离析、夹层等部位）和桩身截面积变化（如缩径或扩径）部位，将产生反射波。采用FDP204PDA—体化浮点动测仪将反射波经接收放大、滤波和数据处理，自动记录存储反射波形，再进行计算和分析，可识别来自桩身不同部位的反射信息，以判断桩身完整性和桩身缺陷的程度及位置。桩头处理桩顶条件和桩头处理好坏直接影响测试信号的质量。对低应变动测而言，判断桩身阻抗相对变化的基准是桩头部位的阻抗。因此，要求受检桩桩顶的混凝土质量、截面尺寸应与桩身设计条件基本等同。灌注桩应凿去桩顶浮浆或松散、破损部分，并露出坚硬的混凝土表面桩顶表面应平整干净且无积水；应将敲击点和响应测量传感器安装点部位磨平，磨平位置如图6-1所示。对于预应力管桩，当法兰盘与桩身混凝土之间结合紧密时，可不进行处理，否则，应采用电锯将桩头锯平。当桩头与承台或垫层相连时，相当于桩头处存在很大的截面阻抗变化，对测试信号会产生影响。因此，测试时桩头应与混凝土承台断开；当桩头侧面与垫层相连时，除非对测试信号没有影响，否则应断开。实心桩激振锤击点空心桩实心桩激振锤击点空心桩传感器安装点图6-1传感器安装点、锤击点布置示意图测试参数设定桩长参数应以实际记录的施工桩长为依据，按测点至桩底的距离设定。测试前桩身波速可根据本地区同类桩型的测试值初步设定。根据前面测试的若干根桩的真实波速的平均值，对初步设定的波速调整。对于时域信号，采样频率越高，则采集的数字信号越接近模拟信号，越有利于缺陷位置的准确判断。一般应在保证测得完整信号（时段2L/c+5ms，1024个采样点）的前提下，选用较高的采样频率或较小的采样时间间隔。传感器安装和激振操作（1） 传感器用耦合剂粘结时，粘结层应尽可能薄。激振以及传感器安装均应沿桩的轴线方向。（2） 激振点与传感器安装点应远离钢筋笼的主筋，其目的是减少外露主筋振动对测试产生干扰信号。若外露主筋过长而影响正常测试时，应将其割短。（3） 为了减小三维尺寸效应引起的干扰，传感器安装点最好布置在距桩中心约2/3半径R位置，激振点布置在桩中心；空心桩尽量使安装点与激振点平面夹角等于或略大于90°。传感器安装点、锤击点布置见图6-1所示。（4） 根据现场选取锤的重量及锤头材料。锤头质量较大或刚度较小

时，适合于获得长桩桩底信号或下部缺陷的识别；锤头较轻或刚度较大时，适宜于桩身浅部缺陷的识别及定位。5）桩径较大时，桩截面各部位的运动不均匀性也会增加，桩浅部的阻抗变化往往表现出明显的方向性。故应增加检测点数量，通过各接收点的波形差异，大致判断浅部缺陷是否存在方向性。检测数据的分析与判定桩身完整性类别应结合缺陷出现的深度、测试信号衰减特性以及设计桩型、成桩工艺、地质条件、施工情况，按本规范表3.5.1的规定和表8.4.3所列实测时域或幅频信号特征进行综合分析判定。表3.5.1桩身完整性分类表桩身完整性类别分类原则I类桩桩身完整II类桩桩身有轻微缺陷，不会影响桩身结构承载力的正常发挥III类桩桩身有明显缺陷，对桩身结构承载力有影响W类桩桩身存在严重缺陷表8.4.3桩身完整性判定类别时域信号特征幅频信号特征I2L/c时刻前无缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差△f~c/2LII2L/c时刻前出现轻微缺陷反射波，有桩底反射波桩底谐振峰排列基本等间距，其相邻频差△f~c/2L，轻微缺陷产生的谐振峰与桩底谐振峰之间的频差△f' >c/2LIII有明显缺陷反射波，其他特征介于II类和W类之间2L/c时刻前出现严重缺陷反射波或周期性反射波，无桩底反射波；或因桩身浅部严重缺陷使波形呈现低频大振幅衰减振动，无桩底反射波缺陷谐振峰排列基本等间距，相邻频差△fz>c/2L，无桩底谐振峰；或因桩身浅部严重缺陷只出现单一谐振峰，无桩底谐振峰

7声波透射法检测要点检测方法声波透射法基本方法是：基桩成孔后，灌注混凝土之前，在桩内预埋若干根声测管作为声波发射和接收换能器的通道，在桩身混凝土灌注若干天后开始检测，用声波检测仪沿桩的纵轴方向以一定的间距逐点检测声波穿过桩身各横截面的声学参数,然后对这些检测数据进行处理、分析和判断,确定桩身混凝土缺陷的位置、范围、程度，从而推断桩身混凝土的连续性、完整性和均匀性状况，评定桩身完整性等级。声波管的埋设及要求(1)声测管的埋设数量由桩径大小决定，应符合下列要求：DW800mm,2根管。800mmVD<2000mm，不少于3根管。D>2000mm，不少于4根管。式中D——受检桩设计桩径。(2)声测管之间应保持平行，否则对测试结果造成很大影响。3)声测管应沿桩截面外侧呈对称形状布置，按图8-1所示的箭头方向顺时针旋转依次编号。DW800mm呈三角形布置800mm<DW2000mmDW800mm呈三角形布置800mm<DW2000mm北呈四方形布置D>2000mm图8-1测管布置图(注：图中阴影为声波的有效检测范围)(4)声测管应下端封闭、上端加盖、管内无异物；声测管连接处应光滑过渡，管口应高出桩顶100mm以上，且各声测管管口高度宜一致。5）声测管应采用外径为60mm，内径为53mm的钢管。（6）声测管节段连接必须有足够的强度和刚度，保证声测管不致因受力而弯折、脱开；有足够的水密性，在较高的静水压力下，不漏浆；接口内壁保持平整通畅，不应有焊渣、毛刺等凸出物，以免妨碍换能器的上、下移动。（7）声测管一般用焊接或绑扎的方式固定在钢筋笼内侧，在成孔后灌注混凝土之前随钢筋笼一起放置于桩孔中，声测管应一直埋到桩底，声测管底部应密封，如果受检桩不是通长配筋，则在无钢筋笼处的声测管间应设加强箍，以保证声测管的平行度。安装完毕后，声测管的上端应用螺纹盖或木塞封口，以免落入异物，阻塞管道。现场测试7.3.1检测前的准备工作（1）调查、收集待检工程及受检桩的相关技术资料和施工记录，确认受检桩混凝土强度至少达到设计强度的70%，且不小于15MPa。混凝土达到28d强度的70%一般需要两周左右的时间。（2） 检查测试系统的工作状况。（3） 将伸出桩顶的声测管切割到同一标高，测量管口标高，作为计算各测点高程的基准。并向管内注入清水，封口待检。（5） 在放置换能器前，先用直径与换能器略同的圆钢作吊绳。检查声测管的通畅情况，以免换能器卡住后取不上来或换能器电缆被拉断，造成损失。对局部漏浆或焊渣造成的阻塞可用钢筋导通。（6） 用钢卷尺测量桩顶面各声测管之间外壁净距离，作为相应的两声测管组成的检测剖面各测点测距，测试误差小于1%。7.3.2现场检测步骤现场的检测过程一般分两个步骤进行，首先是采用平测法对全桩各个检测剖面进行普查，找出声学参数异常的测点。然后，对声学参数异常的测点采用加密测试、斜测或扇形扫测等细测方法进一步检测，这样一方面可以验证普查结果，另一方面可以进一步确定异常部位的范围，为桩身完整性类别的判定提供可靠依据。1）平测普查平测普查可以按照下列步骤进行：将多根声测管以两根为一个检测剖面进行全组合（共有C2个检测剖面，n为声测管数），并按图8-1进行n剖面编码。将发、收换能器分别置于某一剖面的两声测管中，并放至桩的底部，保持相同标高，自下而上将发、收换能器以相同的步长向上提升，如图8-2所示。每提升一次，进行一次测试，实时显示和记录测点的声波信号的时程曲线，读取声时、首波幅值，重点是声时和波幅，同时也要注意实测波形的变化。在同一桩的各检测剖面的检测过程中，声波发射电压和仪器设置参数应保持不变。T0]rT0—]r图8-2平测普查T—发射换能器，R—接收换能器2）对可疑测点的细测（加密平测、斜测）通过对平测普查的数据分析，根据声时、波幅和主频等声学参数相对变化及实测波形的形态，找出可疑测点。对可疑测点，先进行加密平测（换能器提升步长为10-20cm），核实可疑点的异常情况，并确定异常部位的纵向范围。再用斜测法对异常点缺陷的严重情况进行进一步的探测。斜测分为单向斜测和交叉斜测（如图8-3所示